Linux多线程编程：深入理解互斥锁 （从基础到同步机制浅析）

1. 为什么需要互斥锁？

在多线程程序中，多个线程可能会同时访问同一份数据（例如全局变量）。如果没有适当的保护，就会导致数据不一致，这就是线程安全问题。例如，两个线程同时对计数器进行++操作，可能产生错误结果。此时就需要互斥锁来保证同一时刻只有一个线程访问共享资源。

2. 互斥锁基础

在Linux下，使用POSIX线程库（pthread）提供的互斥锁类型pthread_mutex_t。基本操作包括：初始化、加锁、解锁、销毁。

// 示例：使用互斥锁保护计数器#include #include pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;int counter = 0;void* thread_func(void* arg) {    for (int i = 0; i < 100000; ++i) {        pthread_mutex_lock(&mutex);        counter++;        pthread_mutex_unlock(&mutex);    }    return NULL;}int main() {    pthread_t t1, t2;    pthread_create(&t1, NULL, thread_func, NULL);    pthread_create(&t2, NULL, thread_func, NULL);    pthread_join(t1, NULL);    pthread_join(t2, NULL);    printf("Final counter: %d", counter); // 结果应为200000    return 0;}

上述代码中，每个线程在修改counter前加锁，完成后解锁，确保操作原子性。

3. 死锁问题

使用互斥锁不当会导致死锁，例如两个线程互相等待对方释放锁。避免死锁的一般方法是：按固定顺序加锁，或使用pthread_mutex_trylock。

4. 线程同步浅谈

互斥锁解决了访问冲突，但有时我们需要线程按照特定顺序执行，这就需要线程同步。Linux多线程编程中常用的同步机制是条件变量（pthread_cond_t）。条件变量允许线程在某个条件不满足时挂起等待，当条件满足时被唤醒。

典型的生产者-消费者模型就使用了互斥锁+条件变量。互斥锁保护缓冲区，条件变量让消费者在缓冲区空时等待，生产者填充后发送信号。

// 条件变量示例片段pthread_cond_t cond = PTHREAD_COND_INITIALIZER;pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;// 消费者pthread_mutex_lock(&mutex);while (buffer_empty) {    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);}// 消费数据...pthread_mutex_unlock(&mutex);// 生产者pthread_mutex_lock(&mutex);// 生产数据...pthread_cond_signal(&cond); // 唤醒等待的消费者pthread_mutex_unlock(&mutex);

5. 总结

本文深入介绍了Linux多线程中的互斥锁及其使用，并简单探讨了线程同步与条件变量。掌握这些基础，你就能编写更健壮的多线程程序。后续可以进一步学习读写锁、信号量等高级同步工具。

关键词：互斥锁、线程同步、Linux多线程、条件变量